Rostliny pomáhající pumpovat železo – Salk institut pro biologická studia
Výzkumníci ze Salku identifikují genetické varianty, které pomáhají rostlinám růst v prostředí s nízkým obsahem železa, což by mohlo zvýšit výnosy plodin.
Home — Salk News — Pomáháme rostlinám pumpovat železo
Salk News
Pomáháme rostlinám čerpat železo
Výzkumníci ze Salku identifikují genetické varianty, které pomáhají rostlinám růst v prostředí s nízkým obsahem železa, což by mohlo zvýšit výnosy plodin.
LA JOLLA – Stejně jako lidé potřebují i rostliny železo, aby rostly a zůstaly zdravé. Ale některé rostliny jsou v získávání této základní živiny z půdy lepší než jiné. Nyní studie vedená výzkumníkem Salk Institute zjistila, že varianty jednoho genu mohou do značné míry určovat schopnost rostliny prospívat v podmínkách s nedostatkem železa.
Dílo se objevilo v Povaha spojení 24. květen 2017 by mohl vést k vyšším výnosům plodin pro zemědělce a bohatším potravinovým zdrojům železa pro zvířata a lidi.
„Téměř veškerý život na Zemi je založen na rostlinách – zvířata jedí rostliny a my jíme zvířata nebo rostliny,“ říká Wolfgang Busch, docent v Salkově laboratoři molekulární a buněčné biologie rostlin a hlavní autor nového článku. „Je pro nás opravdu důležité pochopit, jak rostliny řeší problém získávání železa, protože ačkoliv je na Zemi hojné, formy, které mohou rostliny používat, je ve skutečnosti vzácné.“
Současná práce vedená Bushem a zahrnující výzkumníky z rakouského Institutu Gregora Mendela pro molekulární biologii rostlin (kde Bush dříve sídlil) se zaměřila na dobře prozkoumané plevele. Arabidopsis thaliana, příbuzný zelí a hořčice. Dostali to Arabidopsis semena kmenů, které se přirozeně vyskytují po celém Švédsku, kde jsou různé půdy, včetně těch s velmi nízkým obsahem železa. Tým se zajímal zejména o kmeny, které se přizpůsobily půdám s nízkým obsahem železa a mohly růst dlouhé kořeny (ukazatel zdraví) i v tak špatných podmínkách.
Vědci pěstovali semena v podmínkách s nízkým obsahem železa a měřili růst jejich kořenů. Poté použili špičkovou techniku zvanou genomová asociační studie (GWAS), která spojuje geny se zájmovým znakem – v tomto případě s délkou kořene. Gen tzv FRO2 vynikl jako mající silný vztah k délce kořene. Různé verze FRO2 Geny („varianty“) spadaly do dvou skupin: ty spojené s krátkým kořenem a ty spojené s dlouhým kořenem.
Chcete-li zjistit, zda existují nějaké možnosti FRO2 ve skutečnosti udělal rozdíl (spíše než aby byl s jedním spojen), tým vypěstoval semena, jejichž FRO2 gen byl deaktivován. Všechny rostliny, ve kterých FRO2 gen byl deaktivován, nyní má zakrnělé kořeny. Tým poté znovu zavedl jednu nebo druhou genovou variantu a pěstoval rostliny znovu v podmínkách s nízkým obsahem železa. Odrůdy s dlouhými kořeny rostly lépe než odrůdy s krátkými kořeny. Celkem vzato, experimenty ukázaly, že genetické varianty poskytují vyšší aktivitu FRO2 Gen může být z velké části zodpovědný za růst kořenů a zdraví rostlin v podmínkách s nízkým obsahem železa. (Za normálních podmínek, FRO2 (není aktivováno.)
„Mysleli jsme, že použijeme geograficky omezenou sadu Arabidopsis thaliana kmenů, mohli jsme se podívat na místní adaptace rostlin pro růst kořenů při nedostatku železa – a to jsme udělali,“ říká Santosh Satbhai, postdoktorand Salk a první autor článku. „Doufáme, že zemědělská komunita může mít z těchto informací prospěch.“
В FRO2 Gen je společný všem rostlinám, takže posílení jeho exprese v potravinářských plodinách nebo nalezení variant, kterým se daří v chudých půdách, by mohlo být důležité pro zvýšení výnosů plodin tváří v tvář populačnímu růstu a hrozbám globálního oteplování orné půdy.
„Nejméně dvě miliardy lidí na celém světě v současnosti trpí nedostatkem železa. Cokoli, co můžeme udělat pro zlepšení obsahu železa v rostlinách, pomůže mnoha lidem,“ dodává Bush.
Mezi další autory patřily Claudia Setzer, Florentina Freinschlag, Radka Slovak a Envel Kerdaffrek z Institutu Gregora Mendela.
Práce byla financována Rakouskou akademií věd prostřednictvím Institutu Gregora Mendela (GMI) a autonomního projektu Rakouské vědecké nadace (FWF) (P27163-B22).